CN114904918A - 一种防止冷连轧动启动断带的控制方法 - Google Patents

一种防止冷连轧动启动断带的控制方法 Download PDF

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CN114904918A CN202110182876.2A CN202110182876A CN114904918A CN 114904918 A CN114904918 A CN 114904918A CN 202110182876 A CN202110182876 A CN 202110182876A CN 114904918 A CN114904918 A CN 114904918A
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汤红生
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Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种防止冷连轧动启动断带的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：步骤1：根据带钢产品目标厚度获取启动厚带头厚度；步骤2：计算启动厚度和目标厚度下各机架的负荷；步骤3：计算启动厚度和目标厚度下各机架的辊缝；步骤4：计算辊缝差；步骤5：计算过渡张力。该技术方案为酸轧机组产量和成材率提升做出了巨大贡献。

Description

一种防止冷连轧动启动断带的控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种防止冷连轧动启动断带的控制方法，属于冷连轧机轧制技术领域。
背景技术
轧机停机后(换辊、断带或穿带完成)需要重新开机时，如果直接启动，启动过程中由于带钢薄，加上张力的波动，经常发生启动断带，每月发生启动断带约18次，断带后只能重新穿带，再次启动，不仅严重影响生产节奏，甚至带钢带坏轧辊，增加轧辊磨削成本。因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种防止冷连轧动启动断带的控制方法，该技术方案为解决酸轧在生产0.5mm以下薄规格产品时，薄带钢启动断带的问题，该技术是将一个钢卷作为两段控制，头部作为厚带头控制，再过渡到正常轧制，厚带头控制是将当前带钢作为两段控制，即一个带钢有两个控制值，计算的方法都采用正常的机理模型，区别在于带钢的规格不同。设置一个中间厚度即厚带头厚度，先把带钢轧到厚带头厚度，然后再从厚带头厚度过渡到目标厚度。轧机开始启动时，轧机中的带钢的厚度首先被压下到厚带头厚度，此时用于控制的设定值(如轧制力、张力、前滑等)都与该厚度相关；当启动完成后(轧机的速度从0过渡到爬行速度或者某一速度段时)，设定值变更为正常轧制设定值，此时用于控制的设定值都与产品目标厚度相关。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种防止冷连轧动启动断带的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：步骤1：根据带钢产品目标厚度获取启动厚带头厚度；
步骤2：计算启动厚度和目标厚度下各机架的负荷；
步骤3：计算启动厚度和目标厚度下各机架的辊缝；
步骤4：计算辊缝差；
步骤5：计算过渡张力。
所述步骤1：根据带钢产品目标厚度获取启动厚带头厚度，具体如下：
中间厚度是影响启动时间及废料长度的主要因素，设置合理的中间厚度，可防止启动断带，并且缩短启动时间，减少废料长度，从而提高了酸轧机组的成材率，综合考虑板形和断带两个因数，把启动厚度分成三个等级，如下表1：
表1启动厚度等级划分表
计算原则 产品目标厚度h(mm) 启动厚度(mm)
1 h<0.4 0.4
2 0.4≦h<0.5 0.5
3 h>＝0.5 目标厚度直接启动
。
步骤2：计算启动厚度和目标厚度下各机架的负荷，具体如下，负荷计算可采用压下率分配比或功率平衡方式来计算，为了减少负荷波动，薄规格带钢负荷计算采用压下率分配比方式来计算，其计算步骤如下：
第一步：计算平均压下率εm，h0为轧机入口来料厚度，h5为轧机出口厚度；
Figure BDA0002942603630000021
第二步：按宽度厚度从压下比系数表中获取1-5机架压下值Ai即压下率比例值，求出各机架的初始压下率εi
Figure BDA0002942603630000022
第三步：分别计算出1-5机架的临时出口厚度，因为轧机入口来料的厚度h0是确定的，计算应从1机架开始；
hi＝hi-1×(1-εi)；
第四步：判别目标出口厚度h5的精度；
判别
Figure BDA0002942603630000023
其中Δ＝0.00000001；
如果满足，则经上述步骤计算出来的各机架的出口厚度就是所求的厚度，否则使用迭代法，用h5与h5,j之间差值来修正各个机架的压下率，其中β为修正系数
Figure BDA0002942603630000024
εi,j＝εi,j-1×β；
计算出新的压下率，从步骤三开始重复，如果满足判别精度，则h5,j就是最终的计算结果，同样h1,j、h2,j、h3,j和h4,j也就是所要求的各机架出口厚度。
所述步骤3：计算启动厚度和目标厚度下各机架的辊缝，具体如下：
第一步：计算每个机架上、下工作辊的辊径的平均值：
r(i)＝(rt(i)+rb(i))/2，
其中，i＝{1，2，3，4，5}，rt(i)、rb(i)分别为第i机架上、下工作辊的辊径；
第二步：计算每个机架的工作辊接触长度；
x(i)＝2*shift(i)+sb；
其中，sb为带钢宽度，shift(i)为第i机架中间辊的窜辊量；
第三步：计算每个机架的轧机刚度；
k(i)＝p1(i)*log(x(i))-p2(i)+p3(i)*(r(i)-1300)
其中，p1(i)、p2(i)、p3(i)为第i机架轧机的刚度计算参数；
第四步：计算每个机架的设定辊缝值；
s(i)＝h(i)-f(i)/k(i)；
其中，h(i)为第i机架带钢的出口厚度，f(i)为第i机架轧机的轧制力，k(i)为第i机架的轧机刚度。
所述步骤4，计算辊缝差，具体如下：辊缝差是指前后规格辊缝的变化量，计算每个机架的设定辊缝偏差值；
△DS(i)＝Sc(i)-Sn(i)；
其中，Sc(i)为启动厚度的设定辊缝，Sn(i)为目标厚度的设定辊缝。
所述步骤5计算过渡张力，具体如下：过渡张力是指前后规格切换时瞬时机架间的控制张力，取前后规格张力的平均值。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，该技术方案由于厚带头启动时将一个带钢作为两个带钢进行控制，有两套设定的参数，厚带头计算作为当前卷的设定值，目标厚度计算作为下一卷的设定值，因此在原来两个设定参数缓冲区的数据将被新的控制参数替代。该方案实验阶段，平均厚带头启动时间减少11秒钟，减少启动小卷重量，每次可减少约0.2吨左右的小卷重量，厚带头启动断带次数从18次/月减少为1次/月左右，为酸轧机组产量和成材率提升做出了巨大贡献。
附图说明
图1为实施例计算流程图。
图2为实施例厚带头启动示意图。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1：参见图1，一种防止冷连轧动启动断带的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：步骤1：根据带钢产品目标厚度获取启动厚带头厚度；
步骤2：计算启动厚度和目标厚度下各机架的负荷；
步骤3：计算启动厚度和目标厚度下各机架的辊缝；
步骤4：计算辊缝差；
步骤5：计算过渡张力。
所述步骤1：根据带钢产品目标厚度获取启动厚带头厚度，具体如下：
中间厚度是影响启动时间及废料长度的主要因素，设置合理的中间厚度，可防止启动断带，并且缩短启动时间，减少废料长度，从而提高了酸轧机组的成材率，综合考虑板形和断带两个因数，把启动厚度分成三个等级，如下表1：
表1启动厚度等级划分表
计算原则 产品目标厚度h(mm) 启动厚度(mm)
1 h<0.4 0.4
2 0.4≦h<0.5 0.5
3 h>＝0.5 目标厚度直接启动
。
步骤2：计算启动厚度和目标厚度下各机架的负荷，具体如下，负荷计算可采用压下率分配比或功率平衡方式来计算，为了减少负荷波动，薄规格带钢负荷计算采用压下率分配比方式来计算，其计算步骤如下：
第一步：计算平均压下率εm，h0为轧机入口来料厚度，h5为轧机出口厚度；
Figure BDA0002942603630000041
第二步：按宽度厚度从压下比系数表中获取1-5机架压下值Ai即压下率比例值，求出各机架的初始压下率εi
Figure BDA0002942603630000042
第三步：分别计算出1-5机架的临时出口厚度，因为轧机入口来料的厚度h0是确定的，计算应从1机架开始；
hi＝hi-1×(1-εi)；
第四步：判别目标出口厚度h5的精度；
判别
Figure BDA0002942603630000051
其中Δ＝0.00000001；
如果满足，则经上述步骤计算出来的各机架的出口厚度就是所求的厚度，否则使用迭代法，用h5与h5,j之间差值来修正各个机架的压下率，其中β为修正系数
Figure BDA0002942603630000052
εi,j＝εi,j-1×β；
计算出新的压下率，从步骤三开始重复，如果满足判别精度，则h5,j就是最终的计算结果，同样h1,j、h2,j、h3,j和h4,j也就是所要求的各机架出口厚度。
所述步骤3：计算启动厚度和目标厚度下各机架的辊缝，具体如下：
第一步：计算每个机架上、下工作辊的辊径的平均值：
r(i)＝(rt(i)+rb(i))/2，
其中，i＝{1，2，3，4，5}，rt(i)、rb(i)分别为第i机架上、下工作辊的辊径；
第二步：计算每个机架的工作辊接触长度；
x(i)＝2*shift(i)+sb；
其中，sb为带钢宽度，shift(i)为第i机架中间辊的窜辊量；
第三步：计算每个机架的轧机刚度；
k(i)＝p1(i)*log(x(i))-p2(i)+p3(i)*(r(i)-1300)
其中，p1(i)、p2(i)、p3(i)为第i机架轧机的刚度计算参数；
第四步：计算每个机架的设定辊缝值；
s(i)＝h(i)-f(i)/k(i)；
其中，h(i)为第i机架带钢的出口厚度，f(i)为第i机架轧机的轧制力，k(i)为第i机架的轧机刚度。
所述步骤4，计算辊缝差，具体如下：辊缝差是指前后规格辊缝的变化量，计算每个机架的设定辊缝偏差值；
△DS(i)＝Sc(i)-Sn(i)；
其中，Sc(i)为启动厚度的设定辊缝，Sn(i)为目标厚度的设定辊缝。
所述步骤5计算过渡张力，具体如下：过渡张力是指前后规格切换时瞬时机架间的控制张力，取前后规格张力的平均值。
具体实施例：本发明在某1420mm五机架六辊冷连轧机自动控制中得进行了实验，轧机设备参数如下：
表2轧机设备参数
Figure BDA0002942603630000061
该实例六辊冷连轧机配备了先进的检测仪表，保证了过程控制数据来源的可靠性。每个机架前都配置一台激光测速仪，用于测量带钢速度；1机架前后、5机架前各配置一台测厚仪，5机架后配置两台测厚仪，用于测量带钢中部厚度；每个机架配置了压力传感器(1、5机架还配置测压头LOAD CELL)用于测量实际轧制力；机架间配置有张力计用于测量机架间带钢张力。过程控制系统采用日立可靠性高的RS90/220服务器。
表3压下率参数表
Figure BDA0002942603630000062
Figure BDA0002942603630000071
表4张力参数表
Figure BDA0002942603630000072
有关辊缝计算参数P1、P2、P3的说明：1-5机架的刚度计算参数P1分别为1.24605、1.05085、1.18668、1.10423、1.22546，1-5机架的刚度计算参数P2分别为4.55586、3.24016、4.14101、3.59227、4.41291，1-5机架的刚度计算参数P2都为常数1，这些参数是在在轧机无带钢状态下，轧机在恒定速度(500mpm左右)下，改变中间辊窜辊量(0、95、190、285、380)，在每个窜辊量状态下对轧机施加不同的轧制力，同时收集1-5架的实际辊缝，通过对数公式k＝p1(i)*ln(x)-p2(i),其中x窜辊量，k为轧制力偏差除辊缝偏差，把每个机架在5个窜辊下的数据进行回归得到，每个轧机在开轧之前测定一次即可。
具体实施例1：T4料，出钢记号DP1451K1，带钢的入口厚度为2.0mm,轧制规格0.217*917mm
根据钢种屈服强度不同把压下率、张力等级分为12个等级，宽度0-1300mm分为12个等级，厚度0-2.2mm分为22个等级，出钢记号DP1451K1压下率等级设为4
计算步骤如下：
1)带钢目标厚度为0.217mm，查表1可得厚带头启动厚度为0.4mm。
2)计算厚带头启动厚度(0.4mm)下各机架的负荷和辊缝。
宽度等级为4，厚度等级为10，通过压下率、宽度、厚度三个等级查询压下率数据表(如表3)可得1-5机架的压下率分别为27.2、27.7、22.7、18.5、16.7，通过压下率分配比算法1-5步骤计算1-5机架的出口厚度分别为1.341、0.891、0.646、0.501、0.4，从而得到1-5机架的负荷，如下表中的负荷数据：
1-5机架的工作辊辊径平均值(mm)为397.5、397.3、392.5、425.9、407.2，1-5机架的窜辊量都为20mm，通过发明内容中辊缝计算的四个步骤，可计算出下表中的1-5机架的辊缝设定值。
机架号 1 2 3 4 5
负荷 32.9 33.5 27.5 22.4 20.2
轧制力(吨) 712 651 547 561 513
辊缝差 -0.272 -1.093 -1.326 0.809 -0.767
该钢种的张力等级为4，宽度等级为4，厚度等级为10，通过张力、宽度、厚度三个等级
查询张力设定表(如表4)中的张力数据如下：
机架号 入口 1-2 2-3 3-4 4-5 出口
张力(10N/mm2) 6.0 10.5 12.0 12.0 12.5 4.8
3)计算目标厚度(0.217mm)各机架的负荷、辊缝。
宽度等级为4，厚度等级为5，通过压下率、宽度、厚度三个等级查询压下率数据表(如表3)可得1-5机架的压下率分别为27.3、28.3、24.0、23.0、22.0，通过压下率分配比算法1-5步骤计算1-5机架的出口厚度分别为1.216、0.772、0.437、0.317、0.217，从而得到1-5机架的负荷，如下表中的负荷数据：
1-5机架的工作辊辊径平均值(mm)为397.5、397.3、392.5、425.9、407.2，1-5机架的窜辊量都为20mm，通过发明内容中辊缝计算的四个步骤，可计算出下表中的1-5机架的辊缝设定值。
机架号 1 2 3 4 5
负荷 39.2 40.6 34.4 33.0 31.6
轧制力(吨) 779 696 600 652 609
辊缝 -0.595 -1.391 -1.625 0.397 -1.233
该钢种的张力等级为4，宽度等级为4，厚度等级为10，通过张力、宽度、厚度三个等级查询张力设定表(如表4)中的张力数据如下：
机架号 入口 1-2 2-3 3-4 4-5 出口
张力(10N/mm2) 6.5 12.0 13.0 13.5 14.0 5.0
4)计算辊缝差
△DS(1)＝Sc(1)-Sn(1)＝-0.595-(-0.272)＝-0.323
△DS(2)＝Sc(2)-Sn(2)＝-1.391-(-1.093)＝-0.298
△Sc(3)-Sn(3)＝-1.625-(-1.326)＝-0.299
△DS(4)＝Sc(4)-Sn(4)＝0.397-0.809＝-0.412
△DS(5)＝Sc(5)-Sn(5)＝-1.233-(-0.767)＝-0.466
5)计算过渡张力
表4过渡张力参数
机架号 入口 1-2 2-3 3-4 4-5 出口
张力(10N/mm2) 6.25 11.25 12.5 12.75 13.25 4.9
。
具体实施例2:CQ料，出钢记号AQ0511K1，带钢的入口厚度为2.6mm,轧制规格0.407*972mm
根据钢种屈服强度不同把压下率、张力等级分为12个等级，宽度0-1300mm分为12个等级，厚度0-2.2mm分为22个等级，出钢记号AQ0511K1压下率等级为9
计算步骤如下：
1)带钢目标厚度为0.407mm，查表1可得厚带头启动厚度为0.5mm。
2)计算厚带头启动厚度(0.5mm)下各机架的负荷和辊缝。
宽度等级为4，厚度等级为11，通过压下率、宽度、厚度三个等级查询压下率数据表(如表3)可得1-5机架的压下率分别为22.7、24.0、20.0、18.8、14.5，通过压下率分配比算法1-5步骤计算1-5机架的出口厚度分别为1.775、1.180、0.850、0.627、0.5，从而得到1-5机架的负荷，如下表中的负荷数据：
1-5机架的工作辊辊径平均值(mm)为395.5、393.3、390.5、415.9、404.4，1-5机架的窜辊量都为20mm，通过发明内容中辊缝计算的四个步骤，可计算出下表中的1-5机架的辊缝设定值。
机架号 1 2 3 4 5
负荷 31.7 33.5 27.9 26.3 20.3
轧制力(吨) 869 750 631 654 607
辊缝差 0.453 0.191 0.154 -0.912 -0.836
该钢种的张力等级为4，宽度等级为4，厚度等级为10，通过张力、宽度、厚度三个等级查询张力设定表(如表4)中的张力数据如下：
机架号 入口 1-2 2-3 3-4 4-5 出口
张力(10N/mm2) 5.5 10.0 11.0 11.0 12.0 4.8
3)计算目标厚度(0.407mm)各机架的负荷、轧制力、张力、辊缝差等参数。
宽度等级为4，厚度等级为10，通过压下率、宽度、厚度三个等级查询压下率数据表(如表3)可得1-5机架的压下率分别为27.2、27.7、22.7、18.5、16.7，通过压下率分配比算法1-5步骤计算1-5机架的出口厚度分别为1.673、1.019、0.704、0.527、0.407，从而得到1-5机架的负荷，如下表中的负荷数据：
1-5机架的工作辊辊径平均值(mm)为395.5、393.3、390.5、415.9、404.4，1-5机架的窜辊量都为20mm，可计算出下表中的1-5机架的辊缝设定值。
机架号 1 2 3 4 5
负荷 37.0 37.7 30.9 25.2 22.7
轧制力(吨) 933 767 642 647 625
辊缝差 0.154 -0.016 -0.023 -1.001 -0.983
该钢种的张力等级为4，宽度等级为4，厚度等级为10，通过张力、宽度、厚度三个等级查询张力设定表(如表4)中的张力数据如下：
机架号 入口 1-2 2-3 3-4 4-5 出口
张力(10N/mm2) 6.0 10.5 12.0 12.0 12.5 5.0
4)计算辊缝差
△DS(1)＝Sc(1)-Sn(1)＝0.154-0.453＝-0.299
△DS(2)＝Sc(2)-Sn(2)＝-0.016-0.191＝-0.207
△Sc(3)-Sn(3)＝-0.023-0.154＝-0.177
△DS(4)＝Sc(4)-Sn(4)＝-1.001-(-0.912)＝-0.089
△DS(5)＝Sc(5)-Sn(5)＝-0.983-(-0.836)＝-0.147
5)计算过渡张力
机架号 入口 1-2 2-3 3-4 4-5 出口
张力(10N/mm2) 5.75 10.25 11.5 11.5 12.25 4.9
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (6)

1.一种防止冷连轧动启动断带的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
步骤1：根据带钢产品目标厚度获取启动厚带头厚度；
步骤2：计算启动厚度和目标厚度下各机架的负荷；
步骤3：计算启动厚度和目标厚度下各机架的辊缝；
步骤4：计算辊缝差；
步骤5：计算过渡张力。
2.根据权利要求1所述的防止冷连轧动启动断带的控制方法，其特征在于，所述步骤1：根据带钢产品目标厚度获取启动厚带头厚度，具体如下，综合考虑板形和断带两个因数，把启动厚度分成三个等级，如下表1：
表1启动厚度等级划分表
计算原则 产品目标厚度h(mm) 启动厚度(mm) 1 h<0.4 0.4 2 0.4≦h<0.5 0.5 3 h>＝0.5 目标厚度直接启动
。
3.根据权利要求2所述的防止冷连轧动启动断带的控制方法，其特征在于，步骤2：计算启动厚度和目标厚度下各机架的负荷，具体如下，负荷计算可采用压下率分配比或功率平衡方式来计算，为了减少负荷波动，薄规格带钢负荷计算采用压下率分配比方式来计算，其计算步骤如下：
第一步：计算平均压下率εm，h0为轧机入口来料厚度，h5为轧机出口厚度；
Figure FDA0002942603620000011
第二步：按宽度厚度从压下比系数表中获取1-5机架压下值Ai即压下率比例值，求出各机架的初始压下率εi
Figure FDA0002942603620000012
第三步：分别计算出1-5机架的临时出口厚度，因为轧机入口来料的厚度h0是确定的，计算应从1机架开始；
hi＝hi-1×(1-εi)；
第四步：判别目标出口厚度h5的精度；
判别
Figure FDA0002942603620000021
其中Δ＝0.00000001；
如果满足，则经上述步骤计算出来的各机架的出口厚度就是所求的厚度，否则使用迭代法，用h5与h5,j之间差值来修正各个机架的压下率，其中β为修正系数
Figure FDA0002942603620000022
εi,j＝εi,j-1×β；
计算出新的压下率，从步骤三开始重复，如果满足判别精度，则h5,j就是最终的计算结果，同样h1,j、h2,j、h3,j和h4,j也就是所要求的各机架出口厚度。
4.根据权利要求3所述的防止冷连轧动启动断带的控制方法，其特征在于，所述步骤3：计算启动厚度和目标厚度下各机架的辊缝，具体如下：
第一步：计算每个机架上、下工作辊的辊径的平均值：
r(i)＝(rt(i)+rb(i))/2，
其中，i＝{1，2，3，4，5}，rt(i)、rb(i)分别为第i机架上、下工作辊的辊径；
第二步：计算每个机架的工作辊接触长度；
x(i)＝2*shift(i)+sb；
其中，sb为带钢宽度，shift(i)为第i机架中间辊的窜辊量；
第三步：计算每个机架的轧机刚度；
k(i)＝p1(i)*log(x(i))-p2(i)+p3(i)*(r(i)-1300)
其中，p1(i)、p2(i)、p3(i)为第i机架轧机的刚度计算参数；
第四步：计算每个机架的设定辊缝值；
s(i)＝h(i)-f(i)/k(i)；
其中，h(i)为第i机架带钢的出口厚度，f(i)为第i机架轧机的轧制力，k(i)为第i机架的轧机刚度。
5.根据权利要求3或4所述的防止冷连轧动启动断带的控制方法，其特征在于，所述步骤4，计算辊缝差，具体如下：辊缝差是指前后规格辊缝的变化量，计算每个机架的设定辊缝偏差值；
△DS(i)＝Sc(i)-Sn(i)；
其中，Sc(i)为启动厚度的设定辊缝，Sn(i)为目标厚度的设定辊缝。
6.根据权利要求5所述的防止冷连轧动启动断带的控制方法，其特征在于，所述步骤5计算过渡张力，具体如下：过渡张力是指前后规格切换时瞬时机架间的控制张力，取前后规格张力的平均值。
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